如何使用高侧开关(HSS)在多模块汽车 LED 尾灯系统中实现连带失效功能？
典型的基于 LED 的尾灯、如图1所示、由多种灯功能组成、例如尾灯、制动灯和转向灯。 根据灯的形状和设计、可以使用多个 LED 驱动器和 LED 印刷电路板(PCB)实现每个灯功能。 此外、车身控制模块(BCM)会打开和关闭尾灯中的每个灯。
图1：后灯及其与 BCM 的连接
此类汽车尾部照明系统的一个关键设计要求是检测 LED 开路、短路或单个 LED 短路故障的诊断解决方案。 BCM 需要检测这些故障事件、以便通过发动机检查灯通知驾驶员故障。
BCM 通过测量控制线路中的电流消耗来检测后灯模块中的故障。 为了让 BCM 在不使用高精度电流感应解决方案的情况下检测故障、LED 驱动器实现了一种称为"连带失效"的功能。 借助此功能、LED 驱动器可关闭特定灯功能中的所有 LED、即使一个 LED 出现故障也是如此。 也就是说、如果一个 LED 出现故障、请关闭所有 LED。
许多 LED 驱动器都有一个专用的“FAULT”引脚，可以互连以实现连带失效。 但是、当两个 LED 驱动器 PCB 之间的距离在一个灯内甚至在两个灯之间较大时、例如挡泥板中的灯和后备箱中的灯、电磁抗扰度是需要考虑的问题。 HSS 可通过 GND 短路和电池短路等保护功能有效地用于解决方案中。
图2显示了后灯解决方案中 HSS 的简化方框图。 在此图中、 TPS92610-Q1 是线性 LED 驱动 器、TPS1H200A-Q1是 HSS 器件。
图2：后车灯中高侧开关的使用方框图
该解决方案的工作原理如下：
PCB1上 HSS 的 FAULT 引脚连接到 LED 驱动器的 ENABLE 引脚 EN、LED 驱动器的 FAULT 引脚连接到高侧开关的输出 ENABLE 引脚 IN。 两个信号均上拉至5V、以实现定义的启动。 在正常运行中、PCB1中的 HSS 启用对 PCB2中 LED 驱动器的电源。 可能会发生两种故障：
- PCB1中的 LED 故障。 当 PCB1 LED 发生故障时、PCB1上的 LED 通道将被禁用、LED 驱动器故障引脚变为低电平。 这将关闭 HSS、从而关闭 PCB2中的 LED。 也就是说、PCB1中的故障也会关闭灯中的所有 LED。
- PCB2中的 LED 故障：当 PCB2 LED 故障发生时、LED 驱动器将关闭 PCB2中的 LED。 PCB2的电流消耗降低、PCB1中的 HSS 将其检测为开路负载。 HSS 故障引脚变为低电平并禁用 PCB1上的 LED 驱动器。 然后关闭 PCB1中的 LED。 因此、PCB2中的故障将会点亮灯中的所有 LED。
图3、4和5显示了实现方案的性能。
图3显示了系统启动。 为 PCB1供电时、LED 驱动器(CH3)和 HSS (CH4)的故障引脚变为高电平、LED 驱动器(CH1)的输出(CH2)也变为高电平。
图3：系统启动(CH1：Vout LED 驱动器 PCB1、CH2：Vout LED 驱动器 PCB2、CH3：故障 LED 驱动器 PCB1、CH4：故障 HSS)
图4显示了 PCB1上的 LED 驱动器输出(CH1)短路事件。 在这种情况下、PCB1上 LED 驱动器(CH3)的故障信号变为低电平并禁用 HSS 的输出。 因此 PCB2上 LED 驱动器(CH2)的输出变为低电平。
图4：PCB1 (主器件)上的 LED 短路(CH1：Vout LED 驱动器 PCB1 (主器件)、CH2：Vout LED 驱动器 PCB2 (从器件)、CH3：故障 LED 驱动器 PCB1、CH4：故障 HSS)
图5显示了 PCB2上 LED 驱动器输出(CH2)上的短路事件。 在这种情况下、PCB1中的 HSS 会将其检测为开路负载。 HSS 故障引脚(CH4)变为低电平并禁用 PCB1上的 LED 驱动器。 因此、PCB1上 LED 驱动器(CH1)的输出变为低电平。
图5：PCB2 (从器件)上的 LED 短路(CH1：Vout LED 驱动器 PCB1、CH2：Vout LED 驱动器 PCB2、CH3：故障 LED 驱动器 PCB1、CH4：故障 HSS)
参考文献：
- 查看 后灯系统方框图
- 了解有关 TPS1H200A-Q1 高侧开关的更多信息
- 了解有关 TPS92610-Q1 LED 驱动器的更多信息
